WO2024117867A1 - 맥동전자기장 발생 장치 및 그 장치의 구동방법 - Google Patents

맥동전자기장 발생 장치 및 그 장치의 구동방법 Download PDF

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WO2024117867A1
WO2024117867A1 PCT/KR2023/019700 KR2023019700W WO2024117867A1 WO 2024117867 A1 WO2024117867 A1 WO 2024117867A1 KR 2023019700 W KR2023019700 W KR 2023019700W WO 2024117867 A1 WO2024117867 A1 WO 2024117867A1
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WO
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electromagnet
coil
unit
electromagnetic field
electromagnets
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PCT/KR2023/019700
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English (en)
French (fr)
Inventor
정재준
Original Assignee
주식회사 엔트윅
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00—Magnetotherapy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N2/00—Magnetotherapy
    • A61N2/02—Magnetotherapy using magnetic fields produced by coils, including single turn loops or electromagnets

Definitions

  • the present invention relates to a pulsating electromagnetic field generating device and a method of driving the device. More specifically, the present invention relates to a magnetic field generator, which is a key component of treatment in various treatment devices using pulsating electromagnetic fields, including two or more coil electromagnets and the attraction between the electromagnets.
  • a magnetic field generating module with inner and outer plates of ferromagnetic material is provided, and these magnetic field generating modules are placed in a horizontal or vertical space with the central axis aligned to generate low power through the attractive and repulsive force between the magnetic field generating modules on the other side. It relates to an electromagnetic device of a pulsating electromagnetic field therapy device that transmits magnetic force to a long distance and a method of driving the electromagnetic device.
  • Pulsed Electro-Magnetic Field Therapy one of the non-invasive treatments, is being applied to many treatment devices as its treatment mechanism has become known through many studies.
  • a pulsed electro-magnetic field is generated in the form of a constant low-frequency pulse and applied to a cell
  • depolarization occurs in a specific area of the cell membrane, which causes blood Ca2+ ions flow into the cell, increasing nitric oxide (NO) inside the cytoplasm, and the increased nitric oxide (NO) increases cGMP (Cyclic Guanosine Monophosphate) in the cell nucleus. It is created and this causes cell and tissue activation.
  • NO nitric oxide
  • cGMP Cyclic Guanosine Monophosphate
  • Medtec's product also uses a loop-type coil type, so the electromagnetic field generator is large in size and has high power. Power is required, and it is difficult to expect three-dimensional magnetic force transmission due to the flat, two-dimensional arrangement.
  • SE Therapies' product uses a single electromagnetic field generation module, so there is no interaction between coils, and as multiple coils are combined in a spiral to transmit magnetic force over a long distance, the problem of increasing size and requiring high power arises.
  • the prior patent technology proposed a technology for inducing attraction with the other electromagnet module by arranging a large number of single coil electromagnet modules radially.
  • a relatively large there is a problem with power consumption.
  • pulsating electromagnetic field is a treatment that helps cell regeneration and inflammation by applying a pulsating electromagnetic field to the affected area, and has been widely used since its approval by the U.S. Food and Drug Administration in 1979 for fracture healing related to malunion. Recently, as various clinical trials and research progress, it is being applied to treat various diseases (e.g., therapeutic uses include muscle pain, osteoporosis, arthritis, etc.). Additionally, magnetic force is applied to the affected area in the form of a constant pulse and usually has an intensity of several to several hundred mT and a frequency of several hundred Hz or less.
  • the pulsating electromagnetic field generator applied to existing pulsating electromagnetic field treatment devices consists of a coil in the form of a loop wire, so the magnetic force rapidly decreases with distance and a large amount of power is required to transmit magnetic force to a long distance.
  • Current is applied by winding several copper coils, and the electromagnetic force (F) generated here is utilized. Due to this problem, high power is required to transmit magnetic force over long distances, which increases the size of the control unit and the size of the product.
  • the pulsating electromagnetic field generator applied to the existing pulsating electromagnetic field treatment device configures the coil in the form of a loop wire, so that the magnetic field is generated by penetrating the central part of the coil.
  • the area to be treated is located far away, but if the treatment is to treat tissue located nearby, such as the skin, it is desirable to limit the area where magnetic force is generated. For example, when this treatment is applied to regenerate facial skin tissue, unnecessary magnetic fields may affect the brain.
  • the existing technology there is a problem in that the range of magnetic force generation cannot be limited because it is in the form of a loop wire coil.
  • a pulsating electromagnetic field changes magnetic force by changing the voltage applied to the coil. That is, while the resistance of the coil is fixed, the amount of current is adjusted by adjusting the intensity and frequency of the voltage, and as a result, the intensity and frequency of the magnetic field (B) are also changed to induce various waveforms. There are various therapeutic effects depending on the strength and waveform of the magnetic field, and clinical trials are being conducted on this.
  • the digital A waveform proposed in the bone growth stimulator is 200us and It has an asymmetrical characteristic in which the waveform bursts for 5ms at 20us intervals and repeats at 15Hz intervals, and delivers an electric field (E) of 5V/m.
  • the analog B waveform it was proposed to reduce swelling and pain. It is used in and has the characteristic of a short waveform that bursts for 2ms at 27.12MHz intervals, repeating at 2Hz intervals, and transmits an electric field (E) of 10V/m.
  • the electric field is transmitted to a long distance according to the waveform of the voltage applied to the coil.
  • the polarity direction of the magnetic force must be alternated at regular intervals without energy loss.
  • the existing method presented has the problem of continuously applying voltage changes, which generates heat and energy consumption in the coil due to the back electromotive force of the coil, that is, lowering energy efficiency.
  • a treatment device using a pulsating electromagnetic field may have multiple magnetic field generators.
  • the circuit configuration that generates the pulsating electromagnetic field consists of a control unit in charge of circuit control, a magnetic polarity control unit that controls the direction of current such as an H-bridge or DAC (Digital Analog Converter), and a power consumption control unit such as DC/DC, BMS, and OP AMP. It may be composed of a power supply unit that amplifies and provides to the polarity control unit, and an electromagnetic field generator unit consisting of a coil to generate magnetic force.
  • the sink of the magnetic field generator ( Sync) is advantageous.
  • a control unit such as a CPU and a microcomputer controls multiple magnetic field generators, so the synchronization between the magnetic field generators does not match, resulting in an asynchronous section, which reduces the overlap and offset efficiency between the magnetic field generators.
  • the magnetic force generation time difference (asynchronous section) between adjacent magnetic force generators may be several ms or more.
  • An embodiment of the present invention is a magnetic field generator, which is a core component of treatment in various treatment devices using pulsating electromagnetic fields, and includes two or more coil electromagnets and a magnetic field generator module with inner and outer plates of ferromagnetic material applied to maximize the attraction and repulsion between the electromagnets. (Module), and arranges these magnetic field generating modules in a horizontal or vertical space along the central axis to transmit magnetic force to a long distance at low power through the attractive and repulsive forces between the magnetic field generating modules on the other side, and the electromagnetic device and its electromagnets.
  • the purpose is to provide a method of operating the device.
  • an embodiment of the present invention is a pulsating electromagnetic field generation module (or device, device, etc.) applicable to a pulsating electromagnetic field (PEMF) treatment device, which can control long-distance magnetic force transmission and magnetic field generation area using a pair-type electromagnet, and can control the magnetic field generation area using a pair-type electromagnet.
  • PEMF pulsating electromagnetic field
  • Constructs a pair-type electromagnet unit, or device, using a permanent magnet and a coil configures a pulsating magnetic field generation unit through permanent magnet rotation, and synchronizes the pulsating electromagnetic field using a voltage control frequency and trigger switch.
  • Another purpose is to provide a pulsating electromagnetic field generating device that can perform operations such as the like, and a method of driving the device.
  • the pulsating electromagnetic field generation module refers to an electromagnetic unit consisting of two or more coil electromagnets, and the electromagnet unit is a repulsive force and attractive force of the coil electromagnet. By acting, magnetic force can be transmitted to a specified distance that exceeds the standard value.
  • the coil electromagnet includes a coil winding wound around a cylindrical frame, a pair-shaped ferromagnetic core that is located at the center of the coil winding and transmits a magnetic field generated by a current applied to the coil winding in a specified direction, and the ferromagnetic material.
  • One side plate of a ferromagnetic material provided on one side of the core and transmitting the magnetic force transmitted from the ferromagnetic core to the specified distance, and a plurality of ferromagnetic cores provided on the other side of the ferromagnetic core are connected to each other to increase the magnetic force of the one side plate. It may include the other plate of a ferromagnetic material that increases.
  • a plurality of permanent magnets with a determined direction of magnetic force may be included between a plurality of coil electromagnets.
  • the one-side plate includes a plurality of plates each connected to one side of the plurality of ferromagnetic cores, and the plurality of plates may be configured to be separated from each other at a designated interval.
  • the other side plate connects the other side of the plurality of ferromagnetic cores and may be formed as a single plate facing the one side plate.
  • the pulsation electromagnetic generator may modulate the frequency of a pulse signal having a specified frequency and amplitude in order to transmit the magnetic force to the specified distance.
  • the pulsation electromagnetic generator may include at least two electromagnet units, and each of the two electromagnet units may generate a repulsive force to transmit the magnetic force to a specified distance.
  • the permanent magnet is located between the coil electromagnets and can transmit magnetic force over a longer distance using a repulsive force with neighboring coil electromagnets.
  • a method of driving an electromagnetic field generating module includes setting the polarity of a plurality of coil electromagnets to match the starting point of the attractive and repulsive forces with the other or neighboring electromagnetic field generating module, and all coil electromagnets. It includes the step of controlling the operation and stop times of the device with a trigger switch.
  • the electromagnet unit includes a pair of first coil electromagnets and a second coil electromagnet, a first electromagnet unit generating attractive and repulsive forces between the first coil electromagnet and the second coil electromagnet, and a pair of third coils. It may include an electromagnet and a fourth coil electromagnet, generating attraction and repulsion between the third coil electromagnet and the fourth coil electromagnet, and a second electromagnet unit generating attraction and repulsion between the first electromagnet units.
  • the pulsating electromagnetic field generator changes the magnetic polarity by changing the direction of the current applied to the first electromagnet unit and the second electromagnet unit, respectively, and an electrode control unit that controls the magnetic polarity to change to an alternating current form. It may further include.
  • the electromagnet operation switch unit may include a trigger switch that simultaneously turns on and turns off the first electromagnet unit and the second electromagnet unit.
  • the electromagnet unit includes one side plate composed of a plurality of plates separated from each other on one side of the first coil electromagnet and the second coil electromagnet, and the first coil electromagnet on the other side of the first coil electromagnet and the second coil electromagnet. It may include a second plate that connects the electromagnet and the other side of the second coil electromagnet to form a single plate.
  • the electromagnet unit may include a permanent magnet provided between one side plate of the first coil electromagnet and one side plate of the second coil electromagnet to transmit the magnetic force to a long distance.
  • the plurality of coil electromagnets may be formed by a conductive pattern formed on a multilayer printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • the method of driving a pulsating electromagnetic field generator generates attractive and repulsive forces between a plurality of coil electromagnets, each of which is composed of an electromagnet unit in the form of a coil wound around a core, and is generated by the plurality of coil electromagnets. It may include the step of adjusting the magnetic force (F), and the step of adjusting at least one of the voltage and frequency applied to each of the plurality of coil electromagnets by the electromagnet operation switch unit.
  • the step of adjusting the magnetic force includes generating a first electromagnet unit including a pair of a first coil electromagnet and a second coil electromagnet to generate attractive and repulsive forces between the first coil electromagnet and the second coil electromagnet, and A second electromagnet unit including a pair of third coil electromagnets and a fourth coil electromagnet generates attractive and repulsive forces between the third coil electromagnets and the fourth coil electromagnets, and also generates attractive and repulsive forces between the first electromagnet units. It may include the step of asking.
  • the driving method includes controlling the electrode control unit to change the magnetic polarity by changing the direction of the current applied to the first electromagnet unit and the second electromagnet unit, respectively, and changing the magnetic polarity to alternating current. may further include.
  • the step of adjusting the at least one may include a trigger switch constituting the electromagnet operation switch unit turning on and off the first electromagnet unit and the second electromagnet unit simultaneously.
  • the electromagnet unit includes one side plate composed of a plurality of plates separated from each other on one side of the first coil electromagnet and the second coil electromagnet, and the first coil electromagnet on the other side of the first coil electromagnet and the second coil electromagnet. It may include a second plate that connects the electromagnet and the other side of the second coil electromagnet to form a single plate.
  • the electromagnet unit may include a permanent magnet provided between one side plate of the first coil electromagnet and one side plate of the second coil electromagnet to transmit the magnetic force to a long distance.
  • the plurality of coil electromagnets may be formed by a conductive pattern formed on a multilayer printed circuit board (PCB).
  • PCB printed circuit board
  • the size of the treatment device can be minimized by minimizing the size and power consumption of the electromagnetic field generation module applied to the pulsating electromagnetic field, and the operation and stop times of each coil electromagnet are matched to provide a plurality of coil electromagnetic field generation modules.
  • the interaction time can be maximized, ultimately improving treatment effectiveness.
  • Figure 1 is a diagram for explaining the cell activation mechanism by a pulsating electromagnetic field
  • Figure 2 is a diagram for explaining the shape of the loop coil inside the treatment device and device using pulsating electromagnetic fields from MBST (A), Medtec (B), and SE Therapies (C);
  • Figure 3 is a diagram for explaining a conventional proposed coil electromagnet form
  • Figure 4 is a perspective view of an electromagnetic field generating unit consisting of two coil electromagnets
  • Figure 5 is a cross-sectional view of the electromagnetic field generating unit of Figure 4.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of a permanent magnet 223 applied between a plurality of coil electromagnets
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an electromagnetic field generating unit composed of a plurality of coil electromagnets
  • Figure 8 is an example of magnetic force flow when a plurality of electromagnetic field generating units are arranged in three dimensions
  • FIG. 9 is a diagram of an alternating current signal applied to a coil electromagnet
  • FIG. 10 is a logic diagram of an H-bridge circuit according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a CAE image of magnetic force transmission due to the generation of repulsive force of the electromagnetic field generating unit
  • Figure 12 is a CAE image of different magnetic force transfer to the attractive force generation of the electromagnetic field generating unit
  • 13 is a system block diagram for control of multiple electromagnetic field generating units
  • FIG. 14 is a perspective view of an electromagnet unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of an electromagnet unit according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 16 is a CAE image of magnetic force transmission according to the generation of repulsive force of the electromagnet unit of Figures 14 and 15;
  • Figure 17 is a CAE image of magnetic force transmission according to the generation of attractive force of the electromagnet unit of Figures 14 and 15;
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of a multilayer PCB patterned electromagnet unit according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram showing a stand-alone conduction pattern of a multilayer PCB according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram showing an integrated conduction pattern (always leading to the same polarity) of a multilayer PCB according to another embodiment of the present invention.
  • 21 is a diagram showing an integrated conduction pattern (always leading to different polarity) of a multilayer PCB according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating the conduction pattern connection for each layer of a multilayer PCB according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 23 is a conceptual diagram of an electromagnet unit using a permanent magnet and a coil
  • Figure 24 is a cross-sectional view of an electromagnet unit using a permanent magnet and a coil
  • Figure 25 is a conceptual diagram of a pulsating electromagnetic field generation unit through permanent magnet rotation
  • Figure 26 is a conceptual diagram of limiting pulsating electromagnetic fields using an enclosure
  • FIG. 27 is a voltage control waveform diagram according to another embodiment of the present invention.
  • 29 is a flowchart showing the process of controlling the trigger switch unit
  • Figure 30 is a logic diagram of an H-bridge circuit according to another embodiment of the present invention.
  • first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first component may be named a second component, and similarly The second component may also be named the first component.
  • top, bottom, upper surface, lower surface, front, rear, or upper and lower are used to distinguish the relative positions of components.
  • the upper part of the drawing is called upper and the lower part of the drawing is called lower, in reality, the upper part can be called lower, and the lower part can be called upper, without departing from the scope of the present invention.
  • the components in the drawings are not necessarily drawn to scale, and for example, the size of some components in the drawings may be exaggerated compared to other components to facilitate understanding of the present invention.
  • the pulsating electromagnetic field generator 200 includes an electromagnet unit 201, an electrode control unit 202, a power control unit 203, and an electromagnet operation switch unit 204. Includes part or all of.
  • the electromagnet unit 201 generates a magnetic field when a current is applied, and the electrode control unit 202 changes the magnetic polarity of the electromagnet unit 201 by changing the direction of the current applied to the electromagnet unit 201 to form an alternating current. Lead to a waveform of .
  • the power control unit 203 controls the magnitude of electromagnetic force by controlling the amount of voltage and current applied to the electromagnet unit 201, and the electromagnet operation switch unit 204, that is, the trigger switch, starts and stops a plurality of electromagnet units simultaneously. It is responsible for the switch function that can do.
  • the operation hertz (Hz) is implemented by controlling the On/Off time of the electromagnet operation switch unit 204 through the MCU 101 of the control unit 100.
  • the electromagnet unit 201 may include a plurality of electromagnet units and may include first to fourth electromagnet units 201-1 to 201-4. When considering that it is applied to the user's knee, it can be provided to be located on the top, bottom, and left and right sides, respectively.
  • the pulsating electromagnetic generator 200 operates to activate cells.
  • the electromagnet unit 201 of the pulsation electromagnet generator 200 is composed of two or more coil electromagnets 210, i.e., in a plural form, and applies the repulsive force and attractive force of the coil electromagnet 210. It is possible to transmit magnetic force over a longer distance.
  • long distance can be defined as a distance that exceeds the standard value.
  • the electromagnet unit 201 includes a cylindrical frame 211 that can wind the coil winding 212 in a certain shape, a coil winding 212 made of a conductive material such as copper to generate a magnetic field when a current is applied, and a magnetic field generated in the coil winding.
  • a ferromagnetic core 213 located at the center of the coil to transmit the magnetic field in a certain direction, and a coated insulated cable 214 connected to both ends of the coil winding 212 to which currents of positive (+) and negative (-) polarity are applied.
  • a coil electromagnet 210 consisting of a coil electromagnet 210, and an inner plate 220 of a ferromagnetic material for transmitting the magnetic force transmitted from the ferromagnetic core 213 to a long distance toward the human joint, and applied to the opposite side of the inner plate 220.
  • An outer plate (or other side plate) 221 of a ferromagnetic material that connects the cores 213 of the electromagnets applied in pairs to each other to increase the magnetic force of the inner plate (or one side plate) 220, and further the inner plate 220 and the outer plate. It is configured to include a fixture 222 such as a screw for fixing the plate 221 to the core 213 of the electromagnet unit.
  • the inner side refers to the part of the user's body joint that is in contact with (or close to) the skin.
  • the inner plate 220 connecting the core 213 of the coil electromagnet 210 in the electromagnet unit 201 is configured to be spaced apart from each other by 1 to 2 mm, for example, two plates are configured to be separated at a certain interval,
  • the outer plate 221, which connects the core 213 of the coil electromagnet 210 in the electromagnet unit 201, is connected to one body in the shortest distance without any separation distance, and the form of magnetic force is pulsed to transmit magnetic force over a long distance. It has the characteristics of a pulse signal and may include a unit 204 that generates a pulse signal and an electrode control unit 202 that changes magnetic polarity in the form of an H-bridge. This is clearly shown in Figures 9 and 10.
  • the H-bridge is configured with the first to fourth switching elements forming an H shape based on an electromagnet unit.
  • Each switching element consists of an NPN (or N-channel) element and a PNP (or P-channel) element of a transistor or FET.
  • the MCU 101 in FIG. 13 alternately applies LOW signals and HIGH signals to the first and fourth switching elements, or alternately applies LOW and HIGH signals to the third and second switching elements.
  • the opposite polarity can be generated in the electromagnet unit. In other words, it can be seen that the magnetic polarity is changed by operating the switching elements in diagonal directions complementary to each other.
  • the pulse applied to the electromagnet unit 201 may be configured in the form of a carrier wave, and two or more electromagnet units 201 applied to the treatment device are applied, and one electromagnet unit By generating a repulsive force on the inner plate 220 and also generating a repulsive force of opposite polarity on the opposite electromagnet unit, magnetic force can be transmitted over a longer distance.
  • the pulse is composed of a carrier wave
  • the pulse signal (e.g., operating frequency) generated at a specified frequency and amplitude is split, or more precisely, the pulse in the pulse generation section is split to create a new This means generating and using pulses.
  • a preset pulse signal is modulated and used to transmit magnetic force to a long distance and to penetrate light deeply.
  • a parasitic pulse signal of 20 to 50 Hz can be converted into a signal of about 2 MHz and used.
  • Figure 9 is a diagram of an alternating current signal applied to the electromagnet unit
  • Figure 10 is a logic diagram of an H-bridge circuit according to an embodiment of the present invention
  • Figure 11 is a CAE image of magnetic force transmission due to the generation of repulsive force of the electromagnet unit of Figure 2
  • Figure 12 is a diagram of the logic of the H-bridge circuit according to an embodiment of the present invention. This is a CAE image diagram of the transfer of different magnetic forces to the attractive force generated by the electromagnet unit.
  • the electrode control unit 202 is controlled to convert pulse signals into alternating current signals.
  • the electrode control unit 202 is preferably composed of H-bridge circuit logic as shown in FIG. 10, and the direction of the current applied to the electromagnet unit 201 is changed under the control of the MCU 101. This causes the polarity of the inner plate 220 of the electromagnet unit 201 to also change. Since the H bridge circuit may be operated in various forms according to embodiments of the present invention, it will not be specifically limited to any one operation form (e.g., complementary operation).
  • the electromagnet unit 201 is provided with a plurality of coil electromagnets 210 therein. For example, as shown in FIGS. 6 and 7, two or more plural types of coil electromagnets 210-1 and 210-2 are applied to the electromagnet unit 201.
  • the coil electromagnet 210 controls the electrode by winding the coil several times in the form of a winding 212 around a non-magnetic cylindrical frame 211 and applying a cable 214 coated with an insulating material such as poly-based PVC at the end of the coil.
  • a non-magnetic material such as plastic as the material of the cylindrical frame 211.
  • a ferromagnetic core 213 is applied at the center of the winding coil to perform the function of transmitting the magnetic field generated from the coil winding (or winding coil) 212 in a certain direction. That is, the magnetic polarity of both ends of the ferromagnetic core 213 changes to the N-S pole or the S-N pole depending on the direction of the current applied to the insulated cable 214 connected to both ends of the coil winding 212.
  • an inner plate (or one side plate) 220 is placed at a slight distance in the direction of the human body, and a fixture (222-1, 222-2) is installed.
  • a permanent magnet 223 can be applied between coil electromagnets as shown in FIG. 6, and a plurality of coil electromagnets can be connected and used as shown in FIG. 7.
  • each plate and fixture are made of a ferromagnetic material with a high relative magnetic permeability.
  • the relative magnetic permeability refers to the rate at which magnetization occurs, and is a ratio compared to the magnetic force transmission permeability in a vacuum. In other words, if this value is hundreds to thousands, it is called a ferromagnetic material.
  • the number and location of the electromagnet units 201 applied may vary and vary depending on the anatomical characteristics of the treatment area.
  • FIG. 14 is a perspective view of an electromagnet unit according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of an electromagnet unit according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a magnetic force transmission according to the generation of a repulsive force of the electromagnet unit of FIGS. 14 and 15.
  • the CAE image, and FIG. 17 is a CAE image of magnetic force transmission due to the generation of attractive force of the electromagnet unit of FIGS. 14 and 15.
  • the electromagnet unit 201' according to another embodiment of the present invention is not significantly different in its configuration from the electromagnet unit 201 shown in FIGS. 4 and 5.
  • the electromagnet unit 201 shown in FIGS. 4 and 5 is redrawn to explain operations related to long-distance magnetic force transmission using pair-type electromagnets. Therefore, since the contents related to the electromagnet unit 201' according to another embodiment of the present invention are not significantly different from the electromagnet unit 201 shown in FIGS. 4 and 5, the details will be replaced with those contents.
  • the electromagnet unit 201' includes a coil winding 210 that generates magnetic force by applying a current, a cylindrical frame 211 that can wind the coil winding in a certain shape, and a magnetic field that generates a magnetic field when a current is applied.
  • a sheathed insulated cable 214 to which current is applied a ferromagnetic inner plate 220 for transmitting the magnetic force transmitted from the ferromagnetic core 213 to a long distance in the direction of the human joint, and a ferromagnetic inner plate 220 on the opposite side of the ferromagnetic inner plate 220.
  • the pair-type electromagnet units 201' are preferably composed of 2, 4, or 6 pairs in order to generate mutual attraction and repulsion.
  • the inner plates 220 provided in pairs are spaced at a certain distance from each other, and the outer plates 221 connect the cores 213 provided in pairs.
  • the pulsating electromagnetic field generator applied to the pulsating electromagnetic field treatment device configures the coil in the form of a loop wire, so the magnetic force rapidly decreases with distance and a large amount of power is used to transmit magnetic force to a long distance. It is possible to solve the necessary problem (applying current by winding several copper coils and utilizing the electromagnetic force generated there), and since the pulsating electromagnetic field generator applied to the pulsating electromagnetic field treatment device is in the form of a loop wire coil, the range of magnetic force generation can be limited. You can solve problems that don't exist. That is, in another embodiment of the present invention, in order to utilize the attractive and repulsive forces of the electromagnet units 201' existing in pairs, the magnetic force can be transmitted over a long distance or the magnetic force can be limited to a certain range as needed.
  • Figure 18 is a cross-sectional view of a multilayer PCB pattern-type electromagnet unit according to another embodiment of the present invention
  • Figure 19 is a diagram showing an independent conduction pattern of a multilayer PCB according to another embodiment of the present invention
  • Figure 20 is another embodiment of the present invention.
  • Figure 21 is a diagram showing an integrated conduction pattern (always inducing the same polarity) of a multilayer PCB according to another embodiment of the present invention
  • Figure 22 is a diagram showing an integrated conduction pattern (always inducing a different polarity) of a multilayer PCB according to another embodiment of the present invention.
  • a drawing is shown to explain the connection of the conduction pattern for each layer of a multilayer PCB according to another embodiment.
  • the magnetic force generator In the case of pulsating electromagnetic field medical devices that are thin and have low magnetic strength, the magnetic force generator must be small in size.
  • the function of a small electromagnet unit can be implemented by constructing a conduction pattern through which electricity flows through the inner layer of the multilayer PCB 310 in a spiral curve method to allow current to flow.
  • the conductive patterns provided in the multilayer PCB can be connected to each other as shown in FIG. 22 to increase the strength of magnetic force.
  • the patterns for each layer are connected through via holes and plating processes.
  • PCBs can increase the number of inner layers in the form of single-sided, double-sided, 4-layer, and 6-layer.
  • the conduction patterns provided in pairs may be configured independently as shown in Figure 19 or may be connected to each other as shown in Figures 20 and 21 and integrated in a closed circuit manner.
  • FIG. 19 When implementing the independent conduction pattern method as shown in FIG. 19, there is an advantage in that each polarity can be controlled as needed, but a disadvantage occurs in that the number of electromagnet units that must be controlled increases. Applying an integrated conduction pattern as shown in FIGS. 20 to 20 always shows the same polarity or different polarity, but the number of electromagnet units to be controlled is reduced, thereby reducing the load on the control unit.
  • FIG 18 shows a cross section of a pair-type electromagnet unit using a multilayer PCB pattern according to another embodiment of the present invention.
  • the PCB-type magnetic force generation unit (301) using a multi-layer conduction line is a conduction pattern line (311) implemented in a multi-layer PCB (usually implemented with copper and in the form of a spiral curve), directed toward the treatment area, and from the conduction pattern (311). It is applied to the opposite side of the ferromagnetic inner plate 320 and the ferromagnetic inner plate 311 to transmit the transmitted magnetic force to a long distance, and the conduction line (pair) consists of a pair within the PCB-type magnetic force generation unit 301.
  • a ferromagnetic outer plate 321 that increases the magnetic force of the inner plate by interconnecting the magnetic force generated in 311), and a ferromagnetic located at the center of the coil to transmit the magnetic field generated in the conduction pattern 311 in a certain direction.
  • the core pin 322, in this case, the inner plate and the outer plate can be connected and fixed by the core pin.
  • Figure 23 is a conceptual diagram of an electromagnet unit using a permanent magnet and a coil
  • Figure 24 is a cross-sectional view of an electromagnet unit using a permanent magnet and a coil.
  • the permanent magnet type electromagnet unit 401 applies a coil 410 for generating an electromagnetic field to a permanent magnet 420 as shown in FIG. 23. ) can be applied.
  • a permanent magnet always generates a certain intensity of magnetic force, and the opposite polarity generates an electromagnetic field through voltage control as described above. As a result, the magnetic strength of the permanent magnet changes at a certain hertz to stimulate the treatment area.
  • the permanent magnet type electromagnet unit 401 may be equipped with a cylindrical frame 411 as shown in FIG. 24 in order to wind the coil winding 410 in a certain shape.
  • the cylindrical frame 411 is preferably made of a non-magnetic material such as plastic. If necessary, the cylindrical frame 411 may be made of a ferromagnetic metal material. When applying a ferromagnetic metal material, the strength and magnetic field area of the permanent magnet can be controlled more broadly.
  • the permanent magnet type electromagnet unit 401 includes a coil winding 410 that generates magnetic force according to the application of current, and a cylinder that can wind the coil winding in a certain shape. It may be comprised of a frame 411, a coated insulated cable 414 connected to both ends of the coil winding to which + and current of direct current power are applied, and a permanent magnet 420 that always generates magnetic force.
  • Figure 25 is a conceptual diagram of a unit generating a pulsating electromagnetic field through rotation of a permanent magnet
  • Figure 26 is a conceptual diagram of limiting a pulsating electromagnetic field using an enclosure.
  • the pulsating electromagnetic field generation unit 501 through permanent magnet rotation corresponds to a unit that rotates a permanent magnet at a constant RPM using a motor to generate a pulsating electromagnetic field with low power. It is desirable that the rotation RPM of the motor be from tens to thousands of RPM so that the change in the pulsating electromagnetic field ranges from several to tens of Hz.
  • a bracket made of non-magnetic material such as plastic can be applied.
  • an enclosure 520 made of ferromagnetic material that is fixed to the set and has an opening in a certain direction (treatment area) can be applied. This is clearly shown in Figure 26. Through this, the transmission of magnetic fields to unnecessary areas can be blocked.
  • the enclosure has one or more opening shapes 521, and the opening direction is preferably consistent with the polarity direction of the permanent magnet.
  • the pulsating electromagnetic field generation unit 501 through permanent magnet rotation includes a permanent magnet 420 that always generates magnetic force, and a permanent magnet for inducing a change in magnetic force by rotating the permanent magnet.
  • Figure 27 shows a voltage control waveform diagram according to another embodiment of the present invention.
  • the intensity of the electric field (E) may change depending on the voltage waveform applied to the electromagnetic field generating device.
  • the waveform of the applied voltage/current is continuously changed to alternate the polarity of the magnetic field at a constant Hz, energy efficiency decreases due to the generation of back electromotive force at the inflection area. Therefore, in another embodiment of the present invention, the polarity of the voltage is changed at a constant period as shown in Figure 27 to generate a pulsating electromagnetic field.
  • the direction of the voltage is reversed and the polarity of the treatment area is alternated to the S pole.
  • a rest period of several us to ms can be applied to the voltage inflection section as shown in FIG. 27.
  • the direction of the voltage can be alternated at regular intervals and a short-wave burst frequency (e.g., several K to MHz) can be applied to each section.
  • a pulsating electromagnetic field is generated by using a separate rupture frequency in the direction of the voltage at a certain period, long-distance transmission is possible with low power.
  • Figure 28 is a system block diagram for synchronizing electromagnet generation according to another embodiment of the present invention
  • Figure 29 is a flow chart showing the process of controlling the trigger switch unit
  • Figure 30 is an H-bridge circuit according to another embodiment of the present invention. It is also a logic diagram.
  • Pulsating electromagnetic field synchronization using a trigger switch is, as described above, a plurality of electromagnet modules (here, module refers to an IC chip with integrated circuits, etc., or a board in which the chip and its peripheral circuits are configured on a PCB board).
  • module refers to an IC chip with integrated circuits, etc., or a board in which the chip and its peripheral circuits are configured on a PCB board.
  • MICOM a module can be a part, element, device, etc.
  • an unsynchronized section occurs for each electromagnet, reducing the efficiency of overlap and offset between magnetic forces generated by each electromagnet. It falls.
  • a trigger switch unit 6 can be added between the MICOM constituting the control unit 1 and the electromagnet polarity control unit 2 (2-1 to 2-4).
  • the trigger switch unit 6 serves to simultaneously set and operate the polarity of the polarity control unit 2 (2-1 to 2-4). Through this, multiple polarity control units operate simultaneously and the magnetic output of the electromagnet units is synchronized.
  • the steps for controlling the trigger switch unit 6 can be performed as shown in FIG. 29.
  • the trigger switch unit can be controlled by considering the pause period of the input voltage described above.
  • the pulsating electromagnetic field frequency control step using the trigger switch unit 6 or the trigger switch unit includes a step of setting the polarity of each Electrode Control Unit (S1600) and a simultaneous on step through the Trigger Switch Unit (S1610).
  • FIG. 30 shows an H-bridge circuit logic diagram, which may be understood as a redrawn version of FIG. 10 for convenience of explanation. Therefore, the detailed information related to FIG. 30 will be replaced with the content described in FIG. 10.
  • the H-bridge is composed of the first to fourth switching elements in the shape of an H based on the electromagnet unit.
  • Each switching element consists of an NPN (or N-channel) element and a PNP (or P-channel) element of a transistor or FET.
  • the MCU 101 in FIG. 13 alternately applies LOW signals and HIGH signals to the first and fourth switching elements, or alternately applies LOW and HIGH signals to the third and second switching elements.
  • the opposite polarity can be generated in the electromagnet unit. In other words, it can be seen that the magnetic polarity is changed by operating the switching elements in diagonal directions complementary to each other.
  • the pulsating electromagnetic field generating module (or device, etc.) applied to the pulsating electromagnetic field treatment device according to another embodiment of the present invention can perform various operations, and other details have been sufficiently explained previously, so we will replace them with those contents. do.
  • the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, as long as it is within the scope of the purpose of the present invention, all of the components may be operated by selectively combining one or more of them.
  • all of the components may be implemented as a single independent hardware, a program module in which some or all of the components are selectively combined to perform some or all of the combined functions in one or more pieces of hardware. It may also be implemented as a computer program with . The codes and code segments that make up the computer program can be easily deduced by a person skilled in the art of the present invention. Such computer programs can be stored in non-transitory computer readable media and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention.
  • a non-transitory readable recording medium refers to a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device, rather than a medium that stores data for a short period of time, such as a register, cache, or memory.
  • the above-described programs may be stored and provided on non-transitory readable recording media such as CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM, etc.

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Abstract

본 발명은 맥동전자기장을 이용하는 다양한 치료기기에 있어 치료의 핵심 부품인 자기장 발생부에 관한 것으로, 2개 이상의 코일 전자석과 전자석간 인력과 척력을 극대화하기 위해 강자성 물질의 내외 플레이트가 적용된 자기장 발생 모듈을 구비하고 이러한 자기장 발생 모듈을 다시 수평 또는 수직의 공간에 중심축을 맞추어 배치하여 타측 자기장 발생 모듈 간의 인력 및 척력을 통해 저전력으로 원거리까지 자력을 전달하는 구동방법에 관한 것이다.

Description

맥동전자기장 발생 장치 및 그 장치의 구동방법
본 발명은 맥동전자기장 발생 장치 및 그 장치의 구동방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가령 맥동전자기장을 이용하는 다양한 치료기기에 있어 치료의 핵심 부품인 자기장 발생부로서 2개 이상의 코일 전자석과 전자석간 인력과 척력을 극대화하기 위해 강자성 물질의 내외 플레이트가 적용된 자기장 발생 모듈(Module)을 구비하고, 이러한 자기장 발생 모듈을 다시 수평 또는 수직의 공간에 중심축을 맞추어 배치하여 타측 자기장 발생 모듈 간의 인력 및 척력을 통해 저전력으로 원거리까지 자력을 전달하는 맥동전자기장 치료기의 전자석 장치 및 그 전자석 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
비침습 치료법 중에 하나인 맥동전자기장 치료(Pulsed Electro-Magnetic Field Therapy)는 그 치료 기전이 많은 연구를 통해 알려지면서 많은 치료 기기에 적용되고 있다. 도 1에서 설명된 메커니즘과 같이 일정한 저주파 펄스(Pulse) 형태로 맥동전자기장(Pulsed Electro-Magnetic Field)을 생성하여 세포에 인가하면 세포막(Cell Membrain)의 특정 부위에서 탈분극 현상이 발생하고 이로 인해 혈액의 Ca2+ 이온이 세포 내부로 유입되어 세포질(Cytoplasm) 내부의 산화질소(NO)를 증가시키며 증가된 산화질소(NO)로 인해 세포핵(Nucleus)의 cGMP(Cyclic Guanosine Monophosphate, 고리형 구아노신 일인산)이 생성되고 이로 인해 세포(Cell) 및 조직(Tissue) 활성화가 이루어진다.
즉, 맥동전자기장을 통해 세포에 미세 전류가 발생하면 세포의 산소 및 미네랄의 흡수율이 증가하고 세포내의 독소가 감소하여 세포의 신진대사(Metabolism)가 활성화되는 것이 다수의 여러 연구 논문을 통해 확인되었고 실제 골형성 촉진과 부종, 통증 감소의 임상 효과로 인해 다수의 상처 및 통증 치료에 활용되고 있다.
하지만 현재 맥동전자기장을 적용한 대다수의 치료기들은 전자기장 발생을 위해 루프(Loop)형 코일을 적용하고 있는데 이는 원거리까지 자력 전달이 구조적으로 어렵기 때문에 코일에 고전력을 투입해야만 하고 이로 인해 시스템의 크기가 커져 휴대가 어려워 개인용 치료기로 응용되기에 한계가 있다. 일례로 도 2에서 설명된 MBST社 제품은 Hemholtz Coil의 원리를 적용하고 있어 루프 코일의 직경이 D인 경우 D/2 위치에 동일한 크기의 루프 코일을 적용해야 하기 때문에 치료 기기의 크기가 커지고 코일의 중심 부분까지 충분한 자력을 전달하기 위해서 고(高)전력이 필요하여 전류 제어를 위한 비교적 큰 제어 시설이 필요한 문제점이 있으며, Medtec社 제품 역시 루프형 코일 형태를 적용하고 있어 전자기장 발생부의 크기가 크고 고전력의 파워가 필요하며 평면 2차원 배치 형태로 인해 입체적인 자력 전달을 기대하기 어렵다. 또한 SE Therapies社의 제품은 단일 전자기장 발생 모듈을 적용하여 코일간의 상호 작용이 없으며 원거리 자력 전달을 하기 위해 다수의 코일을 나선형으로 조합하다 보니 크기가 커지고 고전력이 필요한 문제가 발생하게 된다.
또한 도 3과 같이 종래의 선행 특허 기술에서는 단일 코일 전자석 모듈을 방사형으로 다수 배치하여 타측의 전자석 모듈과의 인력을 유도하는 기술을 제안하였으나 원거리에 이격된 타측 전자석과의 인력을 유도하기 위해 비교적 큰 전력이 소요되는 문제가 있다.
종래 기술들을 다시 정리하면 루프(Loop) 형태의 코일을 적용하여 비교적 크기기 큰 형태이며 원거리 자력 전달을 위한 고전력이 필요하고 이를 위해 제어 장치의 용량 및 크기가 커지게 되어 휴대가 용이한 개인용 치료 기기로의 응용 개발이 어려운 상황이다. 또한 하나의 코일 전자석을 적용한 모듈의 경우에도 원거리에 위치한 타측 전자석 모듈과의 인력을 유도하기 위해 비교적 큰 전력이 필요하여 이를 제어하기 위한 제어장치 역시 커지게 된다.
한편 맥동전자기장(PEMF)은 맥동전자기장을 환부에 인가하여 세포의 재생과 염증을 돕는 치료법으로 1979년 부정유합과 관련된 골절치유에 대해 미국 식품의약국의 승인 이후 널리 이용되고 있다. 최근 다양한 임상 진행 및 연구가 진행되면서 다양한 질병 치료에 적용되고 있다(예: 치료 용도는 근육통, 골다공증, 관절염 등). 또한 자력은 일정한 펄스 형태로 환부에 인가되고 보통 수에서 수백 mT의 강도를 가지며 수백Hz 이하의 주파수 형태를 띤다.
기존의 맥동전자기장 치료기기에 적용되는 맥동전자기장 발생부는 코일을 루프와이어 형태로 구성하는 방식으로 거리에 따라 자력이 급격이 감소하고 원거리까지 자력 전달을 위해 큰 용량의 전력이 필요하다. 여러 구리(copper) 코일을 감아 전류를 인가하고 여기서 발생하는 전자력(F)을 활용한다. 이러한 문제점으로 자력을 원거리까지 전달하기 위해 높은 전력이 필요하고 이로 인해 제어부의 크기가 커지고 제품의 크기 역시 커지는 문제가 있다.
또한 기존의 맥동전자기장 치료기기에 적용되는 맥동전자기장 발생부는 코일을 루프와이어 형태로 구성하는 방식으로 자기장이 코일의 중앙부를 관통하여 발생하게 된다. 치료하려는 부위가 원거리에 위치한 조직의 경우는 문제 없으나 피부와 같이 근거리에 위치한 조직을 치료 목적으로 할 경우 자력의 발생 부위를 제한하는 것이 바람직하다. 예를 들어 얼굴 피부 조직의 재생을 위해 해당 치료법을 적용할 경우 불필요한 자기장이 뇌에 영향을 줄 수 있다. 그런데 기존 기술에서는 루프와이어 코일 형태이기 때문에 자력의 발생 범위를 제한할 수 없는 문제가 있다.
맥동전자기장은 코일에 인가되는 전압을 변경하여 자력을 변경한다. 즉, 코일의 저항이 고정된 상태에서 전압의 강도와 주파수를 조절하여 전류량을 조절하고 이로 인해 자기장(B)의 강도 및 주파수 역시 변경되어 다양한 파형을 유도할 수 있다. 자기장의 강도 및 파형에 따라 다양한 치료 효과가 있으며 이에 대한 임상을 진행하고 있다.
선행기술문헌으로 제시한 논문 "Veterinary applications of pulsed electromagnetic field therapy”James S. Gaynora, Sean Hagbergb, Blake T. Gurfeinc, 2018을 보면, 파형의 경우 골성장자극기에서 제안된 디지털 형태의 A 파형으로 200us 및 20us 간격으로 5ms간 파열되는 파형이 15Hz 간격으로 반복되는 비대칭적 특징을 가지고 있으며 5V/m의 전기장(E)을 전달한다. 또 아날로그 형태의 B 파형의 경우는 부종과 통증을 줄이기 위해 제안된 기기에서 사용되고 있으며 27.12MHz 간격으로 2ms간 파열되는 단파형이 2Hz 간격으로 반복되는 특징을 가지고 있으며 10V/m의 전기장(E)을 전달한다. 이처럼 코일에 인가되는 전압의 파형에 따라 원거리에 전달되는 전기장(E)과 자기장(B)의 강도에 영향을 주게 된다. 앞서 기술한 바와 같이 저전력으로 원거리에 자력을 전달하고 치료효과를 극대화하려면 자력의 극성방향이 일정한 간격으로 에너지 손실 없이 교번해야 하는데 논문에서 제시하는 기존 방법은 전압 변화를 연속적으로 인가하여 코일의 역기전력으로 인해 코일에서 열이 발생하고 에너지 소모가 발생한다. 즉, 에너지 효율이 낮아지는 문제가 있다.
맥동전자기장을 이용하는 치료기에서는 다수의 자기장 발생부를 가질 수 있다. 맥동전자기장을 발행하는 회로 구성은 회로제어를 담당하는 제어부, H-브릿지나 DAC(Digital Analog Converter)와 같이 전류의 방향을 제어하는 자력극성제어부, DC/DC, BMS, OP AMP와 같이 소비전력을 증폭하여 극성제어부에 제공하는 전원부, 자력을 발생하기 위한 코일로 구성된 전자기장 발생부로 구성될 수 있다. 자기장 발생부에 인가되는 전압 파형에서 설명한 바와 같이 발생하는 자기장이 일정한 주파수를 가지고 있기 때문에 2개 이상의 자기장 발생부를 사용하고 발생하는 자력간 상호 중첩 및 상쇄의 효과를 기대하는 경우라면 자기장 발생부의 씽크(Sync)를 맞추는 것이 유리하다.
기존 기술에서는 CPU와 마이콤(Micom)과 같은 제어부가 다수의 자기장 발생부를 제어하는 방식이라 자기발생부간 씽크가 맞지 않아 비동기 구간이 발행하며 이로 인해 자기장 발생부간 중첩 및 상쇄 효율이 저감되는 문제가 있다. 실 예로 4개의 자력발생부를 하나의 Micom이 제어하면 인접하는 자력발생부간 자력 발생 시간차(비동기 구간)는 수ms 이상 발생할 수 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
한국등록특허공보 제10-1695096호(2017.01.04)
한국등록특허공보 제10-1768795호(2017.08.09)
한국공개특허공보 제10-2021-0106120호(2021.08.30)
[비특허문헌]
논문: “Veterinary applications of pulsed electromagnetic field therapy” James S. Gaynora , Sean Hagbergb , Blake T. Gurfeinc,2018
본 발명의 실시예는 가령 맥동전자기장을 이용하는 다양한 치료기기에 있어 치료의 핵심 부품인 자기장 발생부로서 2개 이상의 코일 전자석과 전자석간 인력과 척력을 극대화하기 위해 강자성 물질의 내외 플레이트가 적용된 자기장 발생 모듈(Module)을 구비하고 이러한 자기장 발생 모듈을 다시 수평 또는 수직의 공간에 중심축을 맞추어 배치하여 타측 자기장 발생 모듈 간의 인력 및 척력을 통해 저전력으로 원거리까지 자력을 전달하는 맥동전자기장 치료기의 전자석 장치 및 그 전자석 장치의 구동 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 실시예는 가령 맥동전자기장(PEMF) 치료기에 적용 가능한 맥동전자기장 발생 모듈(혹은 장치, 소자 등)로서 페어형 전자석을 이용한 원거리 자력 전달 및 자기장 발생 영역을 제어할 수 있고, 다층 PCB 패턴을 이용한 페어형 전자석 유닛 즉 장치를 구성하며, 영구자석과 코일을 활용한 전자석 유닛을 구성하고, 영구자석 회전을 통한 맥동자기장 발생 유닛을 구성하며, 전압제어 주파수, 트리거 스위치를 활용한 맥동전자기장 동기화 등의 동작을 수행할 수 있는 맥동전자기장 발생 장치 및 그 장치의 구동방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 맥동전자기장 발생 모듈(혹은 유닛, 장치, 소자, 부품 등)은, 코일 전자석이 2개 이상으로 구성되는 전자석 유닛을 의미하며, 상기 전자석 유닛은 상기 코일 전자석의 척력과 인력을 작용시켜 자력을 기준값을 초과하는 원거리의 지정 거리까지 전달할 수 있다.
상기 코일 전자석은, 원통 프레임에 감기는 코일 권선, 상기 코일 권선의 중앙에 위치하여 상기 코일 권선에 인가되는 전류에 의해 발생되는 자기장을 지정 방향으로 전달하는 쌍(pair) 형태의 강자성체 코어, 상기 강자성체 코어의 일측에 구비되어 상기 강자성체 코어로부터 전달되는 자력을 상기 원거리의 지정 거리까지 전달하는 강자성체의 일측 플레이트, 및 상기 강자성체 코어의 타측에 구비되어 복수 형태의 강자성체 코어를 서로 연결하여 상기 일측 플레이트의 자력을 증가시키는 강자성체의 타측 플레이트를 포함할 수 있다. 또한 보다 원거리까지 자력을 전달하기 위해 다수의 코일 전자석 사이에 자력의 방향이 정해진 복수의 영구자석을 포함할 수도 있다.
상기 일측 플레이트는, 상기 복수 형태의 강자성체 코어의 일측에 각각 연결되는 복수의 플레이트를 포함하며, 상기 복수의 플레이트는 지정 간격을 두고 서로 분리되어 구성될 수 있다.
상기 타측 플레이트는, 상기 복수의 강자성체 코어의 타측을 연결하며 상기 일측 플레이트에 대면해 하나의 프레이트로 구성될 수 있다.
상기 맥동전자기 발생부는, 상기 자력을 상기 원거리의 지정 거리까지 전달하기 위해 지정 주파수 및 진폭을 갖는 펄스 신호의 주파수를 변조할 수 있다.
상기 맥동전자기 발생부는, 적어도 2개의 전자석 유닛을 포함하며, 2개의 전자석 유닛에서 각각 척력을 발생시켜 상기 자력을 상기 원거리의 지정 거리까지 전달할 수 있다.
상기 영구자석은 상기 코일 전자석 사이에 위치하여 이웃한 코일 전자석과의 척력을 이용하여 보다 원거리까지 자력을 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자기장 발생 모듈의 구동방법은, 타측 또는 이웃한 전자기장 발생 모듈과의 인력 및 척력이 발생하는 시발점을 맞추기 위해 복수의 코일 전자석의 극성을 설정하는 단계, 전체 코일 전자석의 동작 시점과 중지 시점을 트리거 스위치로 제어하는 단계를 포함한다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 맥동전자기장 발생 장치, 코어(core)에 코일이 권선되는 형태로 각각 구성되는 복수의 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시켜 상기 복수의 코일 전자석에 의해 발생하는 자력(F)을 조절하는 전자석 유닛, 및 상기 복수의 코일 전자석으로 각각 인가되는 전압 및 주파수 중 적어도 하나를 조절하는 전자석 동작 스위치 유닛을 포함한다.
상기 전자석 유닛은, 한 쌍의 제1 코일 전자석과 제2 코일 전자석을 포함하여 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시키는 제1 전자석 유닛, 및 한 쌍의 제3 코일 전자석과 제4 코일 전자석을 포함하여 상기 제3 코일 전자석과 상기 제4 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시키고, 상기 제1 전자석 유닛간에도 인력과 척력을 발생시키는 제2 전자석 유닛을 포함할 수 있다.
상기 맥동전자기장 발생 장치는, 상기 제1 전자석 유닛과 상기 제2 전자석 유닛으로 각각 인가되는 전류의 방향을 변경하여 자기적 극성을 변경하며, 상기 자기적 극성을 교류 형태로 변경하도록 제어하는 전극 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 전자석 동작 스위치 유닛은, 상기 제1 전자석 유닛과 상기 제2 전자석 유닛을 동시에 턴온시키고 턴오프시키는 트리거 스위치를 포함할 수 있다.
상기 전자석 유닛은, 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 일측에서 각각 분리되어 복수의 플레이트로 구성되는 일측 플레이트, 및 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 타측에서 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 타측면을 서로 연결하여 하나의 플레이트로 구성되는 타측 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 전자석 유닛은, 상기 자력을 원거리까지 전달하기 위해 상기 제1 코일 전자석의 일측 플레이트와 상기 제2 코일 전자석의 일측 플레이트의 사이에 구비되는 영구자석을 포함할 수 있다.
상기 복수의 코일 전자석은 다층 인쇄회로기판(PCB)상에 형성되는 도전 패턴(pattern)에 의해 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 맥동전자기장 발생 장치의 구동방법은, 전자석 유닛이 코어에 코일이 권선되는 형태로 각각 구성되는 복수의 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시켜 상기 복수의 코일 전자석에 의해 발생하는 자력(F)을 조절하는 단계, 및 전자석 동작 스위치 유닛이 상기 복수의 코일 전자석으로 각각 인가되는 전압 및 주파수 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자력을 조절하는 단계는, 한 쌍의 제1 코일 전자석과 제2 코일 전자석을 포함하는 제1 전자석 유닛이 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시키는 단계, 및 한 쌍의 제3 코일 전자석과 제4 코일 전자석을 포함하는 제2 전자석 유닛이, 상기 제3 코일 전자석과 상기 제4 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시키고, 상기 제1 전자석 유닛간에도 인력과 척력을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 구동방법은, 전극 제어 유닛이 상기 제1 전자석 유닛과 상기 제2 전자석 유닛으로 각각 인가되는 전류의 방향을 변경하여 자기적 극성을 변경하며, 상기 자기적 극성을 교류 형태로 변경하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나를 조절하는 단계는, 상기 전자석 동작 스위치 유닛을 구성하는 트리거 스위치가, 상기 제1 전자석 유닛과 상기 제2 전자석 유닛을 동시에 턴온시키고 턴오프시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전자석 유닛은, 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 일측에서 각각 분리되어 복수의 플레이트로 구성되는 일측 플레이트, 및 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 타측에서 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 타측면을 서로 연결하여 하나의 플레이트로 구성되는 타측 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 전자석 유닛은, 상기 자력을 원거리까지 전달하기 위해 상기 제1 코일 전자석의 일측 플레이트와 상기 제2 코일 전자석의 일측 플레이트의 사이에 구비되는 영구자석을 포함할 수 있다.
상기 복수의 코일 전자석은 다층 인쇄회로기판(PCB)상에 형성되는 도전 패턴(pattern)에 의해 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 맥동전자기장에 적용되는 전자기장 발생 모듈의 크기 및 소비 전력을 최소화하여 치료 기기의 크기를 최소화할 수 있으며 각 코일 전자석의 동작 시점과 중지 시점을 일치시켜 복수의 코일 전자기장 발생 모듈의 상호 작용하는 시간을 극대화할 수 있어 궁극적으로 치료 효과를 높일 수 있다.
도 1은 맥동전자기장에 의한 세포활성화 메카니즘을 설명하기 위한 도면,
도 2는 MBST社(A), Medtec社(B), SE Therapies社(C)의 맥동전자기장을 적용한 치료기기 및 기기 내부의 루프 코일 형태를 설명하기 위한 도면,
도 3은 종래의 제안된 코일 전자석 형태를 설명하기 위한 도면,
도 4는 2개의 코일 전자석으로 구성된 전자기장 발생 유닛의 사시도,
도 5는 도 4의 전자기장 발생 유닛의 단면도,
도 6은 복수의 코일전자석 사이에 영구자석(223)이 적용된 단면도,
도 7은 복수의 코일 전자석으로 구성된 전자기장 발생 유닛의 단면도,
도 8은 복수의 전자기장 발생 유닛의 3차원 배치시 자력 흐름 예시도,
도 9는 코일 전자석에 인가되는 교류 신호도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 H-브릿지 회로 로직도,
도 11은 전자기장 발생 유닛의 척력 발생에 따른 자력 전달 CAE 이미지,
도 12는 전자기장 발생 유닛의 인력 발생에 다른 자력 전달 CAE 이미지,
도 13은 다수의 전자기장 발생 유닛의 제어를 위한 시스템 블록도,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 유닛의 사시도,
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 유닛의 단면도,
도 16은 도 14 및 도 15의 전자석 유닛의 척력 발생에 따른 자력 전달 CAE 이미지,
도 17은 도 14 및 도 15의 전자석 유닛의 인력 발생에 따른 자력 전달 CAE 이미지,
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 PCB 패턴형 전자석 유닛의 단면도,
도 19는 본 발명에 다른 실시예에 따른 다층 PCB의 독립형 통전 패턴을 나타내는 도면,
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 PCB의 일체형 통전 패턴(항상 같은 극성 유도)을 나타내는 도면,
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 PCB의 일체형 통전 패턴(항상 다른 극성 유도)을 나타내는 도면,
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 PCB의 각 층별 통전 패턴 연결을 설명하기 위한 도면,
도 23은 영구자석과 코일을 활용한 전자석 유닛의 개념도,
도 24는 영구자석과 코일을 활용한 전자석 유닛의 단면도,
도 25는 영구자석 회전을 통한 맥동전자기장 발생 유닛의 개념도,
도 26은 인클로저를 적용한 맥동 전자기장 제한 개념도,
도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압제어 파형도,
도 28은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 발생 동기화를 위한 시스템 블록도,
도 29는 트리거 스위치 유닛을 제어하는 과정을 나타내는 흐름도,
도 30은 본 발명의 다른 실시예에 따른 H-브릿지 회로 로직도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되거나, 층이 다른 층 또는 기판과 결합 또는 접착된다고 언급되는 경우에, 그것은 다른 층 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
상단, 하단, 상면, 하면, 전면, 후면, 또는 상부, 하부 등의 용어는 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 사용되는 것이다. 예를 들어, 편의상 도면상의 위쪽을 상부, 도면상의 아래쪽을 하부로 명명하는 경우, 실제에 있어서는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 상부는 하부로 명명될 수 있고, 하부는 상부로 명명될 수 있다. 또한, 도면의 구성요소는 반드시 축척에 따라 그려진 것은 아니고, 예컨대, 본 발명의 이해를 돕기 위해 도면의 일부 구성요소의 크기는 다른 구성요소에 비해 과장될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 맥동전자기장 발생부(200)는 전자석 유닛(201), 전극 제어 유닛(202), 전력 제어 유닛(203), 전자석 동작 스위치 유닛(204)의 일부 또는 전부를 포함한다.
여기서 "일부 또는 전부를 포함"한다는 것은 앞서서의 의미와 크게 다르지 않다. 전자석 유닛(201)은 전류를 인가하면 자기장을 발생하고, 전극 제어 유닛(202)은 전자석 유닛(201)으로 인가되는 전류의 방향을 변경하여 전자석 유닛(201)의 자기적 극성을 변경하여 교류 형태의 파형이 되도록 유도한다. 또한 전력 제어 유닛(203)은 전자석 유닛(201)으로 인가되는 전압과 전류의 양을 제어하여 전자기력 크기를 제어하며, 전자석 동작 스위치 유닛(204) 즉 트리거 스위치는 복수의 전자석 유닛이 동시에 시작과 멈춤을 할 수 있는 스위치 기능을 담당한다. 제어유닛(100)의 MCU(101)을 통해 전자석 동작 스위치 유닛(204)의 On/ Off 시간을 제어하여 동작 헤르츠(Hz)를 구현한다. 본 발명의 실시예에 따른 전자석 유닛(201)은 복수의 전자석 유닛을 포함할 수 있으며, 제1 내지 제4 전자석 유닛(201-1 ~ 201-4)을 포함할 수 있다. 사용자의 무릎을 적용한다고 볼 때, 상하, 좌우측에 각각 위치하도록 구비될 수 있다. 맥동전자기 발생부(200)는 세포를 활성화시키기 위해 동작한다.
맥동전자기 발생부(200)의 전자석 유닛(201)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 코일 전자석(210)이 2개 이상 즉 복수 형태로 구성되어 코일 전자석(210)의 척력과 인력을 작용시켜 보다 원거리까지 자력 전달이 가능하다. 여기서 원거리는 기준값을 초과하는 거리로 정의할 수 있다. 이때 전자석 유닛(201)은 코일 권선(212)을 일정한 형태로 감을 수 있는 원통 프레임(211), 전류가 인가되면 자기장을 발생시키기 위한 구리 등 도전성 재질의 코일 권선(212), 코일 권선에서 발생하는 자기장을 일정한 방향으로 전달하기 위해 코일 중앙에 위치하는 강자성체 코어(213), 코일 권선(212)의 양 끝단에 연결되어 양(+)과 음(-)극성의 전류가 인가되는 피복 절연 케이블(214)로 구성된 코일 전자석(210), 그리고 사람의 관절 방향을 향하며 강자성 코어(213)로부터 전달되는 자력을 원거리까지 전달하기 위한 강자성체의 내측 플레이트(220), 내측 플레이트(220)의 반대면에 적용되고 페어로 적용되는 전자석의 코어(213)를 서로 연결하여 내측 플레이트(혹은 일측 플레이트)(220)의 자력을 증가시키는 강자성체의 외측 플레이트(혹은 타측 플레이트)(221), 나아가 내측 플레이트(220)와 외측 플레이트(221)를 전자석 유닛의 코어(213)에 고정하기 위한 스크류 등의 고정체(222)를 포함하여 구성된다. 여기서, 내측은 사용자의 신체 관절에서 피부에 접촉(혹은 근접)하는 부위를 의미한다.
전자석 유닛(201)에서 코일 전자석(210)의 코어(213)를 연결하는 내측 플레이트(220)는 1~2mm의 근접 거리를 두어 구성되고, 가령 2개의 플레이트가 일정 간격을 두고 분리되어 구성되고, 전자석 유닛(201)에서 코일 전자석(210)의 코어(213)를 연결하는 외측 플레이트(221)는 이격 거리 없이 최단거리로 하나의 몸체로 연결되며, 자력을 원거리로 전달하기 위해 자력의 형태가 펄스(Pulse) 신호의 특성을 띠며 이를 위해 펄스(Pulse) 신호를 발생하는 유닛(204)과 H-브릿지 형태로 자기 극성을 변경하는 전극제어 유닛(202)을 포함할 수 있다. 이는 도 9 및 도 10에서 잘 보여주고 있다. 도 10에서 볼 때 H-브릿지는 전자석 유닛(Electromagnet Unit)을 기준으로 제1 내지 제4 스위칭소자가 H자의 형태를 이루어 구성된다. 각각의 스위칭소자는 트랜지스터나 FET의 NPN(혹은 N채널) 소자와 PNP(혹은 P채널) 소자로 구성된다. 그리고, 도 13의 MCU(101)는 제1 스위칭소자와 제4 스위칭소자에 LOW신호와 HIGH신호를 인가하거나, 제3 스위칭소자와 제2 스위칭소자에 LOW신호와 HIGH신호를 인가하는 형태로 번갈아 가며 스위칭 소자들을 동작시켜 전자석 유닛에 반대 극성이 생성되도록 할 수 있다. 즉 서로 대각선 방향의 스위칭소자들을 상보적으로 동작시켜 자기 극성을 변경한다고 볼 수 있다.
또한 자력을 원거리로 전달하기 위해 전자석 유닛(201)에 인가되는 펄스(Pulse)는 반송파 형태로 구성될 수 있고, 치료기기에 적용되는 전자석 유닛(201)은 2개 이상을 적용하고 한쪽 전자석 유닛의 내측 플레이트(220)에 척력이 발생하게 하고 반대쪽 전자석 유닛 역시 반대 극성의 척력이 발생하도록 하여 보다 원거리까지 자력을 전달할 수 있다. 이는 도 9에서 잘 보여주고 있다. 여기서, "펄스는 반송파 형태로 구성"한다는 것은 도 9 및 도 13에서 볼 때, 지정 주파수 및 진폭으로 발생된 펄스 신호(예: 동작 주파수)를 쪼개서, 더 정확하게는 펄스 발생 구간의 펄스를 쪼개서 새로운 펄스를 생성해 사용하는 것을 의미한다. 자력을 원거리까지 전송하고, 또 빛을 심부 깊이 침투시키기 위해 기설정된 펄스 신호를 변조하여 사용한다고 볼 수 있다. 가령 본 발명의 실시예에서는 기생성된 20 ~ 50Hz의 펄스 신호를 2 ㎒ 정도의 신호로 변환하여 사용할 수 있다.
도 9는 전자석 유닛에 인가되는 교류 신호도, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 H-브릿지 회로 로직도, 도 11은 도 2의 전자석 유닛의 척력 발생에 따른 자력 전달 CAE 이미지, 도 12는 전자석 유닛의 인력 발생에 다른 자력 전달 CAE 이미지 도면이다.
전극제어 유닛(202)을 제어하여 펄스(Pulse) 신호를 교류 신호화한다. 전극제어 유닛(202)은 도 10에 도시된 바와 같이 H-브릿지 회로 로직(Logic)으로 구성되는 것이 바람직하며 MCU(101)의 제어에 따라 전자석 유닛(201)에 인가되는 전류의 방향이 변경되고 이로 인해 전자석 유닛(201)의 내측 플레이트(220) 극성도 변경하게 된다. H 브릿지 회로는 본 발명의 실시예에 따라 다양한 형태로 동작이 가능할 수 있으므로 어느 하나의 동작 형태(예: 상보적 동작)에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
전자석 유닛(201)은 내부에 복수의 형태로 코일 전자석(210)이 구비된다. 예를 들어 도 6 및 도 7과 같이 전자석 유닛(201)에는 2개 이상의 복수 형태의 코일 전자석(210-1, 210-2)이 적용된다. 코일 전자석(210)은 비자성체의 원통 프레임(211)에 코일을 권선(212) 형태로 수차례 감고 코일의 끝단에서는 폴리계열의 PVC와 같은 절연 재질 피복이 적용된 케이블(214)을 적용하여 전극제어 유닛(202)과 연결된다. 원통 프레임(211)의 재질은 플라스틱과 같은 비자성체를 적용하는 것이 바람직하다.
또한 권선코일의 중앙에서는 강자성 코어(213)가 적용되어 코일 권선(혹은 권선코일)(212)에서 발생하는 자기장을 일정 방향으로 전달하는 기능을 수행한다. 즉 코일 권선(212)의 양끝단에 연결된 절연 케이블(214)로 인가된 전류의 방향에 따라 강자성의 코어(213) 양끝단 자력 극성이 N-S극 또는 S-N극으로 가변하게 된다. 페어로 이웃한 코일 전자석(210)의 강자성 코어(213) 양끝단에 인체 방향으로는 내측 플레이트(혹은 일측 플레이트)(220)를 약간의 이격 거리를 두고 고정체(222-1, 222-2)를 이용하여 연결하고 내측 플레이트 반대방향에는 고정체(222-3, 222-4)를 이용하여 외측 플레이트(혹은 타측 플레이트)(221)를 연결 고정시킨다. 또한 보다 원거리로 자력을 전달하기 위해 도 6과 같이 코일 전자석 사이에 영구자석(223)을 적용할 수 있고 도 7과 같이 복수의 코일 전자석을 연결하여 사용할 수 있다.
코어(213)의 자력을 내측 및 외측 플레이트(221, 222)로 전달하여 원거리까지 자력을 전달하는 것이 목적이므로 각 플레이트와 고정체는 비투자율(比透磁率)이 높은 강자성체 물질을 적용한다. 여기서, 비투자율은 자성화가 되는 비율을 의미하는 것으로 진공에서의 자력전달 투자율과 비교한 비율, 즉 이 값이 수백~수천이면 강자성체라고 한다.
실제 도 4에 도시한 바와 같이 전자석 유닛(201)의 왼쪽에 위치한 코일 전자석(210-1)의 절연 케이블(214-1)에 +, - 극성으로 전류를 흘려 주고 오른쪽 코일 전자석(201-2)의 절연 케이블(214-2)에 -, +극의 전류를 흘려주면 앙페르의 오른손 법칙에 따라 왼쪽 코일 전자석(210-1)의 내측 플레이트(220-1)는 N극이 유도되고 오른쪽 코일 전자석(210-2)의 내측 플레이트(220-2)에는 N극이 유도된다.
이와 같이 경우에는 도 11의 CAE 시뮬레이션 해석 결과와 같이 두 내측 플레이트에 인가된 자력의 방향이 동일하므로 서로 척력(斥力)이 발생하고 이로 인해 원거리까지 자력 전달이 가능해진다.
만일 오른쪽 코일 전자석(210-2)의 절연 케이블(214-2)에 +, - 극성으로 전류를 흘려주면 오른쪽 코일 전자석 내측 플레이트(220-2)에는 S극이 유도되고 내측 플레이트 사이에 인력(引力)이 발생하여 서로 당기는 힘이 발생한다. 이와 같은 인력이 발생하는 경우에도 도 12의 CAE 시뮬레이션 해석 결과와 같이 외측 플레이트(221)를 통해 각 코어(213-1, 213-2)가 연결되어 있어 내측 플레이트 사이에서 발생하는 자력 역시 원거리까지 도달함을 알 수 있다.
전자석 유닛(201)은 치료 부위의 해부학적 특징에 따라 적용되는 수와 위치가 상이하고 다양하게 변경될 수 있다. 본 발명의 실시예를 무릎 관절 통증 치료에 적용한다면 연골 마모가 발생하여 염증이 발생하기 쉬운 대퇴골 하단의 관절 연골 및 경골의 반월상 연골을 향할 수 있도록 도 8과 같이 위치시키는 것이 바람직하다.
상기와 같이 전자석 유닛(201)을 배치하고 각 전자석 유닛(201)의 자력 및 극성을 변경하면 도 8과 같이 관절 염증 부위로 다양한 방향과 강도로 자력이 통과하게 된다.
특히 척력이 발생하도록 전류를 인가하고 마주보는 전자석 유닛(201)끼리는 인력이 발생하도록 하면 보다 원거리까지 자력이 도달함을 알 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 유닛의 사시도, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 유닛의 단면도, 도 16은 도 14 및 도 15의 전자석 유닛의 척력 발생에 따른 자력 전달 CAE 이미지, 그리고 도 17은 도 14 및 도 15의 전자석 유닛의 인력 발생에 따른 자력 전달 CAE 이미지이다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 유닛(201')은 도 4 및 도 5에 도시한 전자석 유닛(201)과 그 구성에 있어서 크게 다르지 않다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에서는 페어형 전자석을 이용한 원거리 자력 전달과 관련한 동작을 설명하기 위하여 도 4 및 도 5에 도시한 전자석 유닛(201)을 재도시한 것으로 이해해도 좋다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 유닛(201')과 관련한 내용은 도 4 및 도 5에 도시한 전자석 유닛(201)과 크게 다르지 않으므로 자세한 내용은 그 내용들로 대신하고자 한다.
다시 간단히만 언급하면, 전자석 유닛(201')은 전류를 인가하여 자력을 발생시키는 코일 권선(210), 코일 권선을 일정한 형태로 감을 수 있는 원통 프레임(211), 전류가 인가되면 자기장을 발생시키기 위한 구리 코일 권선(212), 구리 코일 권선에서 발생하는 자기장을 일정한 방향으로 전달하기 위해 코일 중앙에 위치하는 강자성(磁性)의 코어(213), 코일 권선의 양 끝단과 연결되어 직류전원의 +와 전류가 인가되는 피복 절연 케이블(214), 사람의 관절 방향을 향하며 강자성 코어(213)로부터 전달되는 자력을 원거리까지 전달하기 위한 강자성의 내측 플레이트(220), 강자성 내측 플레이트(220)의 반대면에 적용되며 전자석 유닛(201) 내에 페어(Pair, 쌍)로 구성되는 코일 전자석(210)의 코어(213)를 상호 연결하여 내측 플레이트의 자력을 증가시키는 강자성의 외측 플레이트(221), 내측 플레이트와 외측 플레이트를 전자석 유닛의 코어(213)에 고정하기 위한 스크류와 같은 고정체(222)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 14 및 도 15와 같은 형태의 페어(Pair)형 전자석 유닛(201')으로 자기장을 발생하게 되면 전자석간 척력이 발생할 경우에는 보다 원거리로 자력 전달이 가능하고 전자석간 인력이 발생할 경우에는 자기장의 범위를 일정하게 제어할 수 있다. 즉, 코일에 인가되는 전류의 방향을 제어하여 전자석간 척력이 발생하게 되면 도 16과 같이 내측 플레이트(220) 및 외측 플레이트(221)에 동일한 극성이 발생하게 되어 자력을 서로 밀어주어 원거리 자력 전달이 가능하게 된다. 또한 코일에 인가되는 전류의 방향을 제어하여 전자석간 인력이 발생하게 되면 내측 플레이트(220) 및 외측 플레이트(221)에 서로 반대되는 극성이 발생하게 되어 자력의 발생 범위를 제한하게 된다. 외측 플레이트는 분리되지 않는 방식이라 내측 플레이트의 자력을 증가하는 효과를 유발한다. 페어형 전자석유닛(201')은 상호간에 인력과 척력을 발생하기 위해 2, 4, 6개 등의 쌍으로 구성되는 것이 바람직하다. 쌍으로 구비되는 내측 플레이트(220)는 상호간에 일정한 거리를 두고 있으며 외측 플레이(221)는 쌍으로 구비되는 코어(213)를 연결한다.
이를 통해 종래의 문제점으로 언급한 맥동전자기장 치료기기에 적용되는 맥동전자기장 발생부에서 코일을 루프와이어 형태로 구성하는 방식으로 거리에 따라 자력이 급격이 감소하고 원거리까지 자력 전달을 위해 큰 용량의 전력이 필요한(여러 구리 코일을 감아 전류를 인가하고 여기서 발생하는 전자력을 활용) 문제를 해결할 수 있으며, 또 맥동전자기장 치료기기에 적용되는 맥동전자기장 발생부는 루프와이어 코일형태이기 때문에 자력의 발생 범위를 제한할 수 없는 문제를 해결할 수 있다. 즉 본 발명의 다른 실시예에서는 쌍으로 존재하는 전자석유닛(201')의 인력과 척력을 활용하기 위해 필요에 따라 원거리로 자력을 전달하거나 일정한 범위로 자력을 제한할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 PCB 패턴형 전자석 유닛의 단면도, 도 19는 본 발명에 다른 실시예에 따른 다층 PCB의 독립형 통전 패턴을 나타내는 도면, 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 PCB의 일체형 통전 패턴(항상 같은 극성 유도)을 나타내는 도면, 도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 PCB의 일체형 통전 패턴(항상 다른 극성 유도)을 나타내는 도면, 도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 PCB의 각 층별 통전 패턴 연결을 설명하기 위한 도면을 나타낸다.
두께가 얇고 자력 강도가 낮은 맥동전자기장 의료기기의 경우는 자력 발생부가 소형으로 구비가 되어야 한다. 이를 위해 본 발명의 다른 실시예에서는 다층 PCB(310)의 내층에 전기가 통하는 통전 패턴을 스파이럴(Spiral) 커브 방식으로 구성하여 전류를 흐르게 하면 소형 전자석 유닛의 기능을 구현할 수 있다. 앞서 기술한 페어형 전자석 유닛(201')과 같이 내측 플레이트(320) 및 외측 플레이트(321)를 적용하면 쌍으로 적용된 자력발생부간의 인력과 척력을 통한 제어가 가능하게 된다.
다층 PCB 내에 구비된 통전 패턴은 도 22와 같이 서로 연결되어 자력의 강도를 증가시킬 수 있다. 일반적인 PCB 제조 공정에서는 비아홀(Via Hole) 및 도금 공정을 통해 각 층별 패턴을 연결시킨다. 일반적으로 PCB는 단면, 양면, 4층, 6층의 형태로 내층의 수를 증가할 수 있다. 쌍으로 구비된 통전 패턴은 자기장 극성 및 목적에 따라 도 19와 같이 독립적으로 구성되거나 도 20 내지 도 21과 같이 서로 연결되어 폐(Closed) 회로 방식으로 일체화될 수 있다. 도 19와 같이 독립형 통전 패턴 방식을 구현할 경우 각각의 극성을 필요에 따라 제어할 수 있는 장점이 있으나 제어해야 하는 전자석 유닛의 수가 증가하는 단점이 발생한다. 도 20 내지 도 20과 같이 일체형 통전 패턴을 적용하면 항상 같은 극성 또는 다른 극성을 나타내는 특징이 있으나 제어해야 하는 전자석 유닛의 수가 줄어들어 제어부의 로드(Load)를 줄일 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 PCB 패턴을 이용한 페어형 전자석 유닛의 단면을 보여주고 있다. 다층 통전 라인을 이용한 PCB형 자력 발생 유닛(301)은 다층 PCB 내 구현된 통전 패턴 Line(311)(보통, 구리로 구현되며 스파이럴 형태의 커브 형태), 직접적인 치료부위를 향하고 통전 패턴(311)으로부터 전달되는 자력을 원거리까지 전달하기 위한 강자성의 내측 플레이트(320), 강자성 내측 플레이트(311)의 반대면에 적용되며 PCB형 자력 발생 유닛(301) 내에 페어(Pair, 쌍)로 구성되는 통전라인(311)에서 발생하는 자력을 상호 연결하여 내측 플레이트의 자력을 증가시키는 강자성의 외측 플레이트(321), 통전 패턴(311)에서 발생하는 자기장을 일정한 방향으로 전달하기 위해 코일 중앙에 위치하는 강자성(磁性)의 코어 핀(322), 이 경우 내측 플레이트와 외측 플레이트는 코어핀에 의해 연결되고 고정될 수 있다.
도 23은 영구자석과 코일을 활용한 전자석 유닛의 개념도이며, 도 24는 영구자석과 코일을 활용한 전자석 유닛의 단면도이다.
영구자석과 코일을 활용한 전자석 유닛(401)은 저전력으로 맥동전자기장을 발생시켜야 하는 경우는 도 23과 같이 영구자석(420)에 전자기장 발생을 위한 코일(410)을 적용한 영구자석형 전자석 유닛(401)을 적용할 수 있다. 영구자석에서는 항상 일정 강도의 자력이 발생하는데 이에 반대 극성을 상기 기술한 바와 같이 전압 제어를 통해 전자기장을 발생시킨다. 결과적으로 영구자석의 자력 강도가 일정 헤르츠로 변화하게 되어 치료 부위를 자극하게 된다. 영구자석형 전자석 유닛(401)은 코일 권선(410)을 일정한 형태로 감기 위해 도 24와 같이 원통프레임(411)이 적용될 수 있다. 원통 프레임(411)은 플라스틱과 같은 비자성체를 적용하는 것이 바람직하다. 필요에 따라 원통 프레임(411)은 강자성 메탈 재질을 적용할 수 있다. 강자성 메탈 재질을 적용할 경우는 영구자석의 강도와 자기장 영역을 보다 광범위하게 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 영구자석형 전자석 유닛(401)은 도 24에서 볼 수 있는 바와 같이, 전류 인가에 따라 자력을 발생시키는 코일 권선(410), 코일 권선을 일정한 형태로 감을 수 있는 원통 프레임(411), 코일 권선의 양 끝단과 연결되어 직류전원의 +와 전류가 인가되는 피복 절연 케이블(414), 자력을 항시 발생시키는 영구자석(420)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 25는 영구자석 회전을 통한 맥동전자기장 발생 유닛의 개념도이며, 도 26은 인클로저(Enclosure)를 적용한 맥동 전자기장 제한 개념도이다.
영구자석 회전을 통한 맥동전자기장 발생 유닛(501)은 저전력으로 맥동전자기장을 발생하기 위해 영구자석을 모터를 이용하여 일정한 RPM으로 회전하는 유닛에 해당한다. 모터의 회전 RPM은 맥동전자기장의 변화가 수 ~ 수십Hz가 되도록 수십에서 수천 RPM이 되는 것이 바람직하다. 영구자석과 모터를 연결하기 위해 플라스틱과 같은 비자성체 재질의 브라켓을 적용할 수 있다. 회전하는 영구자석과 달리 세트에 고정되어 일정방향(치료 부위)에 개구 부위를 가지고 있는 강자성 재질의 인클로저(520)를 적용할 수 있다. 이는 도 26에서 잘 보여주고 있다. 이를 통해 불필요한 부위로의 자기장 전달을 차단할 수 있다. 인클로저는 한 개 이상의 개구형상(521)을 가지고 있으며 개구방향은 영구자석의 극성방향과 일치하는 것이 바람직하다.
좀더 구체적으로 영구자석 회전을 통한 맥동전자기장 발생 유닛(501)은 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 자력을 항시 발생시키는 영구자석(420), 영구자석을 회전시켜 자력을 변화를 유도하기 위한 모터(510), 영구자석을 고정하고 모터와 연결하는 브라켓(511), 일정한 방향에 개구 영역을 가지고 있어 영구자석 회전에 의해 발생하는 맥동전자기장 확산 방향을 제어하는 강자성 재질의 인클로저(520), 자력을 통과시킬수 있는 개구 홀(521)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전압제어 파형도를 보여준다.
상기에서 기술한 바와 같이 전자기장 발생 장치에 인가되는 전압 파형에 따라 전기장(E)의 강도가 바뀔 수 있다. 자기장의 극성을 일정한 Hz로 교번하기 위해 인가되는 전압/전류의 파형을 연속적으로 변화시킬 경우 변곡 부위에서 역기전력 발생으로 인해 에너지 효율이 떨어진다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에서는 도 27과 같이 전압의 극성을 일정한 주기로 가변하여 맥동전자기장을 발생시킨다.
예를 들어 최초(혹은 최소)에 전류의 흐름으로 인해 치료 부위에 N극이 발현된다면 일정 시간 후 전압의 방향을 반대로 하여 치료부위의 극성을 S극으로 교번한다. 극성이 변곡되는 부분에서 역기전력이 발생하지 않도록 도 27과 같이 전압의 변곡구간에 수us~ms의 휴지기를 적용할 수 있다. 또한 일정한 주기로 전압의 방향을 교번함과 동시에 각 구간에서는 단파형 파열 주파수(예: 수K~MHz)를 적용할 수 있다. 본 발명의 실시예와 같이 전압의 방향을 일정 주기별로 별도의 파열 주파수를 이용하여 맥동전자기장을 발생할 경우 저전력으로 원거리 전달이 가능해진다.
도 28은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자석 발생 동기화를 위한 시스템 블록도, 도 29는 트리거 스위치 유닛을 제어하는 과정을 나타내는 흐름도이며, 도 30은 본 발명의 다른 실시예에 따른 H-브릿지 회로 로직도이다.
트리거 스위치를 활용한 맥동전자기장 동기화는, 상기에서 기술한 바와 같이 다수의 전자석 모듈(여기서, 모듈은 회로들이 집적화된 IC 칩 등을 의미하거나 칩과 그 주변회로들이 PCB 기판상에 구성된 보드를 의미할 수 있음, 또 모듈은 부품, 소자, 장치 등이 될 수 있음)을 하나의 마이콤(MICOM)으로 제어하다 보면 각 전자석별 비동기화된 구간이 발생하여 각 전자석에서 발생한 자력간의 중첩 및 상쇄의 효율이 떨어진다. 본 발명의 실시예에서는 도 29에서 볼 때 제어부(1)를 구성하는 MICOM과 전자석 극성 제어 유닛(2: 2-1~2-4) 사이에 트리거 스위치 유닛(6)을 추가할 수 있다.
트리거 스위치 유닛(6)은 극성 제어 유닛(2: 2-1~2-4)의 극성을 동시에 설정하고 동작시키는 역할을 수행한다. 이를 통해 다수의 극성제어 유닛이 동시에 동작하고 전자석 유닛의 자력 출력도 동기화하게 된다.
트리거 스위치 유닛(6)을 제어하는 단계는 도 29와 같이 이루어질 수 있다. 특히 상기에서 기술한 입력 전압의 휴지기간을 고려하여 트리거 스위치 유닛을 제어할 수 있다. 좀더 살펴보면, 트리거 스위치 유닛(6) 또는 트리거 스위치 유닛을 이용한 맥동전자기장 주파수 제어 단계는, 각 Electrode Control Unit의 극성을 설정하는 단계(S1600), Trigger Switch Unit을 통한 동시 온(on) 단계(S1610), Trigger Switch Unit을 통한 동시 오프(off) 단계(S1620), off 단계 유지하는 단계(휴지기)(S1630), 각 Electrode Control Unit의 극성을 설정 단계(S1640), Trigger Switch Unit을 통한 동시 on 단계(S1650), Trigger Switch Unit을 통한 동시 off 단계(S1660) 및 off 단계 유지하는 단계(휴지기)(S1670)를 포함하여 이루어질 수 있다.
도 30은 H-브릿지 회로 로직도를 나타내며 이는 설명의 편의를 위해 도 10을 재도시한 것으로 이해해도 좋다. 따라서, 도 30과 관련한 자세한 내용은 도 10에서 설명한 내용들로 대신하고자 한다. 간략히 다시 살펴보면, H-브릿지는 전자석 유닛을 기준으로 제1 내지 제4 스위칭소자가 H자의 형태를 이루어 구성된다. 각각의 스위칭소자는 트랜지스터나 FET의 NPN(혹은 N채널) 소자와 PNP(혹은 P채널) 소자로 구성된다. 그리고, 도 13의 MCU(101)는 제1 스위칭소자와 제4 스위칭소자에 LOW신호와 HIGH신호를 인가하거나, 제3 스위칭소자와 제2 스위칭소자에 LOW신호와 HIGH신호를 인가하는 형태로 번갈아 가며 스위칭 소자들을 동작시켜 전자석 유닛에 반대 극성이 생성되도록 할 수 있다. 즉 서로 대각선 방향의 스위칭소자들을 상보적으로 동작시켜 자기 극성을 변경한다고 볼 수 있다.
상기한 내용 이외에도 본 발명의 다른 실시예에 따른 맥동전자기장 치료기에 적용되는 맥동전자기장 발생 모듈(또는 장치 등)은 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 기타 자세한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
한편, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.
여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

Claims (14)

  1. 코어(core)에 코일이 권선되는 형태로 각각 구성되는 복수의 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시켜 상기 복수의 코일 전자석에 의해 발생하는 자력(F)을 조절하는 전자석 유닛; 및
    상기 복수의 코일 전자석으로 각각 인가되는 전압 및 주파수 중 적어도 하나를 조절하는 전자석 동작 스위치 유닛;을
    포함하는, 맥동전자기장 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자석 유닛은,
    한 쌍의 제1 코일 전자석과 제2 코일 전자석을 포함하여 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시키는 제1 전자석 유닛; 및
    한 쌍의 제3 코일 전자석과 제4 코일 전자석을 포함하여 상기 제3 코일 전자석과 상기 제4 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시키고, 상기 제1 전자석 유닛간에도 인력과 척력을 발생시키는 제2 전자석 유닛;을
    포함하는, 맥동전자기장 발생 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전자석 유닛과 상기 제2 전자석 유닛으로 각각 인가되는 전류의 방향을 변경하여 자기적 극성을 변경하며, 상기 자기적 극성을 교류 형태로 변경하도록 제어하는 전극 제어 유닛;을 더 포함하는, 맥동전자기장 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자석 동작 스위치 유닛은, 상기 제1 전자석 유닛과 상기 제2 전자석 유닛을 동시에 턴온시키고 턴오프시키는 트리거 스위치를 포함하는, 맥동전자기장 발생 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전자석 유닛은,
    상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 일측에서 각각 분리되어 복수의 플레이트로 구성되는 일측 플레이트; 및
    상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 타측에서 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 타측면을 서로 연결하여 하나의 플레이트로 구성되는 타측 플레이트;를
    포함하는, 맥동전자기장 발생 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전자석 유닛은, 상기 자력을 원거리까지 전달하기 위해 상기 제1 코일 전자석의 일측 플레이트와 상기 제2 코일 전자석의 일측 플레이트의 사이에 구비되는 영구자석을 포함하는, 맥동전자기장 발생 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 코일 전자석은 다층 인쇄회로기판(PCB)상에 형성되는 도전 패턴(pattern)에 의해 구성되는 맥동전자기장 발생 장치.
  8. 전자석 유닛이, 코어에 코일이 권선되는 형태로 각각 구성되는 복수의 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시켜 상기 복수의 코일 전자석에 의해 발생하는 자력(F)을 조절하는 단계; 및
    전자석 동작 스위치 유닛이, 상기 복수의 코일 전자석으로 각각 인가되는 전압 및 주파수 중 적어도 하나를 조절하는 단계;를
    포함하는, 맥동전자기장 발생 장치의 구동방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 자력을 조절하는 단계는,
    한 쌍의 제1 코일 전자석과 제2 코일 전자석을 포함하는 제1 전자석 유닛이 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시키는 단계; 및
    한 쌍의 제3 코일 전자석과 제4 코일 전자석을 포함하는 제2 전자석 유닛이, 상기 제3 코일 전자석과 상기 제4 코일 전자석간 인력과 척력을 발생시키고, 상기 제1 전자석 유닛간에도 인력과 척력을 발생시키는 단계;를
    포함하는, 맥동전자기장 발생 장치의 구동방법.
  10. 제9항에 있어서,
    전극 제어 유닛이, 상기 제1 전자석 유닛과 상기 제2 전자석 유닛으로 각각 인가되는 전류의 방향을 변경하여 자기적 극성을 변경하며, 상기 자기적 극성을 교류 형태로 변경하도록 제어하는 단계;를 더 포함하는, 맥동전자기장 발생 장치의 구동방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나를 조절하는 단계는,
    상기 전자석 동작 스위치 유닛을 구성하는 트리거 스위치가, 상기 제1 전자석 유닛과 상기 제2 전자석 유닛을 동시에 턴온시키고 턴오프시키는 단계를 포함하는, 맥동전자기장 발생 장치의 구동방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 전자석 유닛은,
    상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 일측에서 각각 분리되어 복수의 플레이트로 구성되는 일측 플레이트; 및
    상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 타측에서 상기 제1 코일 전자석과 상기 제2 코일 전자석의 타측면을 서로 연결하여 하나의 플레이트로 구성되는 타측 플레이트;를
    포함하는, 맥동전자기장 발생 장치의 구동방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전자석 유닛은, 상기 자력을 원거리까지 전달하기 위해 상기 제1 코일 전자석의 일측 플레이트와 상기 제2 코일 전자석의 일측 플레이트의 사이에 구비되는 영구자석을 포함하는, 맥동전자기장 발생 장치의 구동방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 코일 전자석은 다층 인쇄회로기판(PCB)상에 형성되는 도전 패턴(pattern)에 의해 구성되는 맥동전자기장 발생 장치의 구동방법.
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